一种介质透镜及透镜天线

专利摘要:
本实用新型适用于通讯技术领域，提供了一种介质透镜及透镜天线，所述介质透镜包括至少两个辐射增益部，各所述辐射增益部当中包含一个中间辐射增益部、其余为侧围辐射增益部，所述中间辐射增益部平行于天线馈源设置，所述侧围辐射增益部自所述中间辐射增益部的边缘向所述天线馈源的外围倾斜延伸。本实用新型通过设置平行于天线馈源的中间辐射增益部、并在中间辐射增益部的边缘向天线馈源的外围倾斜延伸出侧围辐射增益部，中间辐射增益部能够对垂直方向的辐射信号进行扫描，而侧围辐射增益部能够对具有辐射倾角的辐射信号进行扫描，从而达到宽角度扫描的目的，进而提高辐射效率。
公开号:CN214336932U
申请号:CN202120392536.8U
申请日:2021-02-22
公开日:2021-10-01
发明作者:张丽丽；赖杰鑫；罗振东；徐茵；朱剑锋
申请人:Shenzhen Qianhai Paisu Technology Co ltd；
IPC主号:H01Q15-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于通讯技术领域，尤其涉及一种介质透镜及透镜天线。
[n0002] 透镜天线技术是一种新型天线技术，透镜天线相比于传统反射面天线，它无馈源遮挡，能够有效的提升天线增益，可广泛应用于宽带无线通信、微波遥感和射电天文学等领域，具有良好的应用前景。
[n0003] 现有技术当中，目前透镜天线常规配置的介质透镜多为平面透镜，然而由于存在天线馈源的阵列相位中心与平面透镜的焦点不匹配的现象，导致辐射效率低，达不到宽角度扫描的目的。
[n0004] 本实用新型实施例提供一种介质透镜及具有该介质透镜的透镜天线，旨在解决现有透镜天线的介质透镜达不到宽角度扫描的技术问题。
[n0005] 本实用新型实施例是这样实现的，一种介质透镜，包括至少两个辐射增益部，各所述辐射增益部当中包含一个中间辐射增益部、其余为侧围辐射增益部，所述中间辐射增益部平行于天线馈源设置，所述侧围辐射增益部自所述中间辐射增益部的边缘向所述天线馈源的外围倾斜延伸。
[n0006] 优选地，所述辐射增益部包括具有靠近天线馈源的第一表面和远离所述天线馈源的第二表面，所述介质透镜包括具有多种长度规格的若干柱状介质体，所述柱状介质体自所述第一表面向所述第二表面延伸，且所述若干柱状介质体相互拼接为一体，所述第一表面为平面，所述第二表面为外凸面。
[n0007] 优选地，沿所述介质透镜长度方向，所述若干柱状介质体的高度分布为从所述介质透镜中心向两侧边逐步降低。
[n0008] 优选地，所述逐步降低的方式为呈阶梯状降低。
[n0009] 优选地，沿所述介质透镜宽度方向，所述若干柱状介质体的高度分布为自所述介质透镜中心向两侧保持不变。
[n0010] 优选地，所述侧围辐射增益部的数量为两个，两个所述侧围辐射增益部对称分布在所述中间辐射增益部的相对两侧。
[n0011] 优选地，所述介质透镜的覆盖所述天线馈源±30°范围内的辐射信号。
[n0012] 优选地，所述若干柱状介质体一体注塑成型，所述柱状介质体的底面用于形成所述第一表面，所述柱状介质体的顶面用于形成所述第二表面，所述柱状介质体的底面和顶面均为水平面。
[n0013] 本实用新型实施例还提出一种透镜天线，所述透镜天线包括：
[n0014] 天线馈源，用于发射电磁波信号；
[n0015] 上述的介质透镜，用于将所述电磁波信号转换为辐射波束，并向外辐射。
[n0016] 优选地，所述天线馈源为相控阵天线，所述相控阵天线的阵列天线采用并联馈电。
[n0017] 本实用新型所达到的有益效果：通过设置平行于天线馈源的中间辐射增益部、并在中间辐射增益部的边缘向天线馈源的外围倾斜延伸出侧围辐射增益部，中间辐射增益部能够对垂直方向的辐射信号进行扫描，而侧围辐射增益部能够对具有辐射倾角的辐射信号进行扫描，从而达到宽角度扫描的目的，进而提高辐射效率。
[n0018] 图1是本实用新型实施例一当中的介质透镜的结构图；
[n0019] 图2是图1当中A向的投影图；
[n0020] 图3是图1当中B向的投影图；
[n0021] 图4是本实用新型实施例二当中的透镜天线的结构图。
[n0022] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[n0023] 现有透镜天线常规配置的介质透镜多为平面透镜，然而由于存在天线馈源的阵列相位中心与平面透镜的焦点不匹配的现象，导致辐射效率低，达不到宽角度扫描的目的。为此，本实用新型的目的在于，提供一种介质透镜及具有该介质透镜的透镜天线，通过设计一种具有多面辐射增益的介质透镜，来达到宽角度扫描的目的，进而提高辐射效率。
[n0024] 在介绍本实用新型的介质透镜之前，对利用透镜进行基站节能的原理做如下说明：
[n0025] 等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power，简称EIRP)定义为：EIRP＝Pt*Gt，Pt表示发射机(也即天线馈源)的发射功率，Gt表示发射天线的天线增益。在无线通信工程中，Gt通常用来衡量干扰的强度、以及发射机发射强信号的能力。通过增加Gt，在保证EIRP不变的情况下，就可以降低Pt，进而实现节能。因此，透镜天线可以通过对电磁波信号进行辐射增益、来达到基站节能的目的，从而继载波关断、亚帧关断、MIMO通道关断、深度休眠和智能开关断电这5种基站节能方式之后，又提出一种新的基站节能方式。
[n0026] 实施例一
[n0027] 请参阅图1-图3，所示为本实用新型实施例一当中的介质透镜10，包括至少两个辐射增益部11，各辐射增益部11当中包含一个中间辐射增益部11a、其余为侧围辐射增益部11b，中间辐射增益部11a平行于天线馈源20设置，侧围辐射增益部11b自中间辐射增益部11a的边缘向天线馈源20的外围倾斜延伸。
[n0028] 先要说明的是，中间辐射增益部11a和侧围辐射增益部11b的结构完全相同，仅仅是根据它们与天线馈源20的相对位置做出的命名区分。
[n0029] 在本实施例当中，侧围辐射增益部11b的数量为两个，两个侧围辐射增益部11b对称分布在中间辐射增益部11a的相对两侧，即中间辐射增益部11a的相对两侧边均延伸出一侧围辐射增益部11b，为此本实施例当中的介质透镜10具体为三面介质透镜，即整个介质透镜10具有三个对辐射信号进行扫描增益的面，相比于传统水平透镜，增加了两个斜向的辐射信号扫描面，这就使得本实施例当中的介质透镜10不仅能够对垂直辐射信号进行扫描、还能够对具有正负辐射倾角的电磁信号进行扫描。当然，本发明不局限于此，在其它实施例当中，侧围辐射增益部11b的数量还可以为一个或三个以上，例如当中间辐射增益部11a均方形时，中间辐射增益部11a的每条边均可延伸出一侧围辐射增益部11b(共四个)。
[n0030] 示例而非限定，如图2所示，本实施例当中的介质透镜10能够覆盖天线馈源±30°范围内的辐射信号，即±30°范围内的辐射信号均能够透过介质透镜10，从而实现对±30°范围内的辐射信号进行增益。应当理解的，上述角度范围仅仅是一种较佳的实现方式，并不是唯一的实现方案，在具体实施时，可以根据具体的角度增益需求，通过调整侧围辐射增益部11b的倾角和/或延伸长度来调整信号扫描覆盖角度，从而达到所需要的角度增益需求。
[n0031] 具体地，辐射增益部11包括具有靠近天线馈源20的第一表面11-1和远离天线馈源20的第二表面11-2，介质透镜10包括具有多种长度规格的若干柱状介质体111，柱状介质体111自第一表面11-1向第二表面11-2延伸，即柱状介质体111的底面用于形成第一表面11-1，柱状介质体111的顶面用于形成第二表面11-2，若干柱状介质体111相互拼接为一体。
[n0032] 在具体实施时，介质透镜10优选为一体成型，即若干柱状介质体111优选为一体注塑成型，所需加工精度低，适合批量生产，降低生产成本。辐射增益部11靠近天线馈源20一侧的整体外露的表面构成该第一表面11-1，介质透镜10远离天线馈源20一侧的整体外露的表面构成该第二表面11-2。
[n0033] 为了实现对电磁波信号进行辐射增益，在本实施例当中，该第一表面11-1为平面，该第二表面11-2为外凸面。同时在本实施例当中，沿介质透镜10长度方向来看，若干柱状介质体111的高度分布为从介质透镜10中心向两侧逐步降低；而沿介质透镜10宽度方向来看，若干柱状介质体111的高度分布为自介质透镜10中心向两侧保持不变。即本实施例当中的辐射增益部11，其靠近天线馈源20的第一表面11-1为一水平面、而远离天线馈源20的第二表面11-2则整体呈外凸面。
[n0034] 在具体实施时，第二表面11-2可以是光滑平整的外凸面、也可以为不平整的外凸面。示例而非限定，在本实施例当中，所述逐步降低的方式为呈阶梯状降低，即沿介质透镜10长度方向来看，若干柱状介质体111的高度分布为从介质透镜10中心向两侧呈阶梯状降低，柱状介质体111的底面和顶面均为水平面，从而形成不平整的外凸面。在本实施例另一些可选实施例当中，若干柱状介质体111的高度分布也可以是宽度方向由中心往两侧逐步降低、而在长度方向由中心往两侧保持不变，或者若干柱状介质体111的高度分布也可以在宽度方向和长度方向均由中心往两侧逐步降低。
[n0035] 综上，本实施例当中的介质透镜10，通过设置平行于天线馈源20的中间辐射增益部11a、并在中间辐射增益部11a的边缘向天线馈源20的外围倾斜延伸出侧围辐射增益部11b，中间辐射增益部11a能够对天线馈源20产生的垂直方向的辐射信号进行扫描，而侧围辐射增益部11b能够对天线馈源20产生的具有辐射倾角的辐射信号进行扫描，从而达到宽角度扫描的目的，进而提高辐射效率。
[n0036] 实施例二
[n0037] 请参阅图4，所示为本实用新型实施例二当中的透镜天线，包括天线馈源20及与天线馈源20正对设置且用于实现天线辐射增益的介质透镜10，所述介质透镜10为上述实施例一所述的介质透镜10，天线馈源20用于发射电磁波信号；介质透镜10用于将电磁波信号转换为辐射波束，并向外辐射，在电磁波信号透射介质透镜10的过程当中，介质透镜10的柱状介质体111将对电磁波信号进行调控，完成对电磁波信号的辐射增益。
[n0038] 示例而非限定，在本实施例一些情况当中，天线馈源20具体为相控阵天线，相控阵天线的阵列天线采用并联馈电。例如，相控阵天线具体可以为3×4相控阵，3×4相控阵当中的4个3×1阵列天线采用并联馈电，由于该介质透镜10为三面介质透镜，可以从三个平面对波束进行扫描，达到宽角度扫描。
[n0039] 综上，本实施例当中的透镜天线，通过设置平行于天线馈源20的中间辐射增益部11a、并在中间辐射增益部11a的边缘向天线馈源20的外围倾斜延伸出侧围辐射增益部11b，中间辐射增益部11a能够对垂直方向的辐射信号进行扫描，而侧围辐射增益部11b能够对具有辐射倾角的辐射信号进行扫描，从而达到宽角度扫描的目的，进而提高辐射效率。
[n0040] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[n0041] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种介质透镜，其特征在于，包括至少两个辐射增益部，各所述辐射增益部当中包含一个中间辐射增益部、其余为侧围辐射增益部，所述中间辐射增益部平行于天线馈源设置，所述侧围辐射增益部自所述中间辐射增益部的边缘向所述天线馈源的外围倾斜延伸。
[0002] 2.根据权利要求1所述的介质透镜，其特征在于，所述辐射增益部包括具有靠近天线馈源的第一表面和远离所述天线馈源的第二表面，所述介质透镜包括具有多种长度规格的若干柱状介质体，所述柱状介质体自所述第一表面向所述第二表面延伸，且所述若干柱状介质体相互拼接为一体，所述第一表面为平面，所述第二表面为外凸面。
[0003] 3.根据权利要求2所述的介质透镜，其特征在于，沿所述介质透镜长度方向，所述若干柱状介质体的高度分布为从所述介质透镜中心向两侧边逐步降低。
[0004] 4.根据权利要求3所述的介质透镜，其特征在于，所述逐步降低的方式为呈阶梯状降低。
[0005] 5.根据权利要求2-4任一项所述的介质透镜，其特征在于，沿所述介质透镜宽度方向，所述若干柱状介质体的高度分布为自所述介质透镜中心向两侧保持不变。
[0006] 6.根据权利要求1所述的介质透镜，其特征在于，所述侧围辐射增益部的数量为两个，两个所述侧围辐射增益部对称分布在所述中间辐射增益部的相对两侧。
[0007] 7.根据权利要求6所述的介质透镜，其特征在于，所述介质透镜的覆盖所述天线馈源±30°范围内的辐射信号。
[0008] 8.根据权利要求2所述的介质透镜，其特征在于，所述若干柱状介质体一体注塑成型，所述柱状介质体的底面用于形成所述第一表面，所述柱状介质体的顶面用于形成所述第二表面，所述柱状介质体的底面和顶面均为水平面。
[0009] 9.一种透镜天线，其特征在于，所述透镜天线包括：
天线馈源，用于发射电磁波信号；
权利要求1-8任一项所述的介质透镜，用于将所述电磁波信号转换为辐射波束，并向外辐射。
[0010] 10.根据权利要求9所述的透镜天线，其特征在于，所述天线馈源为相控阵天线，所述相控阵天线的阵列天线采用并联馈电。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120392536.8U|CN214336932U|2021-02-22|2021-02-22|一种介质透镜及透镜天线|CN202120392536.8U| CN214336932U|2021-02-22|2021-02-22|一种介质透镜及透镜天线|